EP4115246A1 - Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung - Google Patents

Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung

Info

Publication number
EP4115246A1
EP4115246A1 EP21709389.7A EP21709389A EP4115246A1 EP 4115246 A1 EP4115246 A1 EP 4115246A1 EP 21709389 A EP21709389 A EP 21709389A EP 4115246 A1 EP4115246 A1 EP 4115246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
field device
adapter
signal
supply circuit
electronics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21709389.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald SCHÄUBLE
Dirk Lill
Ralph Stib
Matthias Studer
Markus DÖBELI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP4115246A1 publication Critical patent/EP4115246A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2801—Broadband local area networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/21—Pc I-O input output
    • G05B2219/21061—Adapter bus connected to centronics
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a field device adapter for wireless data transmission and a system of automation technology for detecting and / or setting a process variable.
  • field devices are often used that are used to determine, optimize and / or influence process variables.
  • Sensors such as level measuring devices, flow measuring devices, pressure and temperature measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which detect the corresponding process variables level, flow rate, pressure, temperature or conductivity, are used to record process variables.
  • Actuators such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed, are used to influence process variables.
  • field devices are also understood to mean remote I / Os (electrical interfaces), radio adapters or, in general, devices that are arranged on the field level.
  • two-wire field devices that are connected to a superordinate unit, for example a control unit PLC, via a two-wire line are still common in a large number of existing automation systems.
  • the two-wire field devices are designed in such a way that the measured or control values are communicated, i.e. transmitted, as the main process variable via the two-wire line or the two-wire cable in analog form in the form of a 4-20 mA signal.
  • the HART protocol has proven itself in particular, in which the analog current signal of 4-20 mA is superimposed on a frequency signal as a digital two-wire signal for data transmission.
  • the data can not only be transmitted via the two-wire line, i.e. purely wired, but that the data can also be communicated wirelessly. Be it about the data to transmit wirelessly to a database, e.g. a cloud database, and to make it available there, or to wirelessly transmit data between the field device and a mobile operating unit, e.g. to wirelessly parameterize the field device via the mobile operating device.
  • a database e.g. a cloud database
  • a field device adapter which has two internal supply circuits, one of the two supply circuits supplying a FIART modem and the other of the two supply circuits supplying a radio module with energy.
  • data can be transmitted to a cloud database via the field device adapter.
  • a cloud database is to be understood as a database that can be contacted by a user via the Internet. It can be provided here that the database has an application, for example for visualizing the data that are stored in the database. A user can access the database application and thus the data via the Internet from his device, for example a PC or a mobile device.
  • an advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the adapter electronics also have a galvanic separation that galvanically separates the HART mode from the radio module and the FIART modem and the radio module communicate at least the signal via the galvanic separation.
  • Another advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the FIART modem (17) is set up as a primary or secondary master in accordance with the HART protocol.
  • a further advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the adapter electronics furthermore have at least one communication resistor introduced into the first connecting line between the first supply circuit and the third connection element.
  • An alternative embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the adapter electronics (14) also have at least one communication resistor (18) introduced into the second connection line (26) between the second supply circuit (15b) and the fourth connection element (11b).
  • a further advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the radio module is also set up to transmit the radio signal in accordance with one of the following radio protocols: a Bluetooth protocol or a variant thereof, a 6LoWPAN protocol, a WirelessHART protocol, and / or - to send and / or receive a 6TiSCH protocol.
  • radio protocols a Bluetooth protocol or a variant thereof, a 6LoWPAN protocol, a WirelessHART protocol, and / or - to send and / or receive a 6TiSCH protocol.
  • a further advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the adapter electronics also have EMC measures which are designed such that at least the first and / or second supply circuit are protected from EMC interference.
  • a further advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the adapter electronics also have explosion protection measures, the explosion protection measures including current-limiting explosion protection measures and / or voltage-limiting measures.
  • the embodiment can provide that the voltage-limiting measures include at least one current shunt regulator, in particular a higher current shunt regulator, which is connected in parallel to the first and / or the second supply circuit and / or that the current-limiting measures include at least one resistor that is between the first supply circuit (15a) and the HART modem and / or between the second supply circuit and the radio module is connected.
  • Another advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the first end of the adapter housing (7) is also designed such that the first end is a closed end so that the field device adapter and the field device form two separate mechanical units.
  • An alternative embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the first end of the adapter housing is also designed in such a way that the field device adapter can be connected to a field device, preferably a screwed cable connection of a field device, particularly preferably to an M20 screwed cable connection of the Field device is mechanically connectable, so that the field device adapter and the field device form a mechanically connected unit.
  • a further advantageous embodiment of the field device adapter according to the invention provides that the first and / or second supply circuit each have at least one current shunt regulator, in particular a higher current shunt regulator or at least one diode, preferably each at least one z-diode, which is set to a fixed value is designed for the first and second supply voltage, respectively.
  • the invention further relates to a system of automation technology for detecting and / or setting a process variable, comprising: a first two-wire line for transmitting a loop current with a two-wire signal modulated on; a field device of automation technology with a field device housing which has at least one housing opening, wherein the field device further comprises field device electronics arranged within the field device housing, which are set up to transmit data, in particular the process variable, in the form of two-wire signals, in particular two-wire signals based on a HART protocol based on communicating; a field device adapter according to an embodiment described above.
  • FIG. 3 a schematic representation of a field device to which a field device adapter is mechanically attached so that the field device and the field device adapter form a mechanically connected unit
  • FIG. 1 shows schematically a two-wire field device which comprises a metallic housing 2 in which field device electronics 4 are arranged.
  • the field device electronics 4 is designed in such a way that it has connecting terminals 13 via which one Two-wire line 12 is electrically connected.
  • the field device electronics 4 and thus the field device 1 are connected via the two-wire line to a higher-level unit 31, not shown separately in FIG. 1, in order to communicate with the higher-level unit data 31 in a wired manner.
  • the measured or set values are communicated as the main process variable via the two-wire line 12 in analog form in the form of a 4-20 mA current signal and all other data are transmitted in the form of a digital two-wire signal in accordance with the HART standard.
  • the metallic housing 2 has a housing opening 3.
  • a screwed cable connection 5 is introduced into the housing opening 3, so that the two-wire line 12 can be introduced into the housing 2 through the screwed cable connection 5.
  • the cable gland 5 is preferably designed in the form of a PG cable gland, i.e. a cable gland with armored steel pipe thread, in accordance with the standard DIN EN 62444 published in May 2014.
  • the screwed cable gland 5 can be designed, for example, as an M20, i.e. a PG cable gland having an outside diameter of 20 mm.
  • the field device adapter 6 has an adapter housing 7 with an adapter chamber 10.
  • the adapter housing 7 can be designed in such a way that the field device adapter 6 can be mechanically fastened at a first end 8 to a cable screw connection 5, in particular a PG cable screw connection, of a field device 1.
  • the first end 8 of the adapter housing preferably has an M20 thread, via which the adapter can be mechanically screwed onto the cable screw connection of the field device.
  • the first end 8 can be designed in such a way that it can be connected to a PG cable gland with an M20 thread, in accordance with the DIN EN 62444 standard published in May 2014, of a field device.
  • the field device adapter 6 has a first and a second connection element 16a and 16b at its first end 8.
  • the first and second connection elements 16a and 16b can each comprise an electrical connection line or connection line for electrical connection to field device electronics 4.
  • the connection can be made via a two-wire line 27.
  • the adapter housing 7 is designed such that a two-wire line 12 for data transmission to the field device adapter 6 can be electrically connected via a third and a fourth connection element 11a, 11b.
  • a connection terminal for example, a connection terminal.
  • the field device adapter 6 has adapter electronics 14 arranged within the adapter chamber, which connect the first connection element 16a to the third connection element 11a via a first electrical connection line 25 and the second connection element 16b to the fourth connection element 11b via a second electrical connection line 26.
  • a loop current I is fed from the two-wire line 12 to the field device electronics 4 via the first electrical connection line 25, and the loop current I is fed back to the two-wire line 12 connected to the field device adapter 6 via the second electrical connection line 26.
  • the adapter electronics 14 are thus set up to communicate digital two-wire signals, which are designed in accordance with the HART standard, in both directions between the two-wire line 12 connected via the third and fourth connection element and the field device electronics 4 connected via the first and second connection element 16a 16b.
  • the adapter electronics 14 have a first supply circuit 15a and a second supply circuit 15b, each of which provides a first and a second supply voltage.
  • the supply circuits 15a, 15b are preferably designed independently of one another and separated from one another by a galvanic separation 30.
  • the supply circuits 15a, 15b can each have a Zener diode or Zener diode, which are introduced into the first and second connecting line in such a way that they are each switched in the reverse direction to the loop current flowing through the first and second connecting line, respectively a voltage tap can take place as a supply voltage across the diode.
  • the first and / or second supply circuit 15a and 15b can each have at least one current shunt regulator, in particular a higher current shunt regulator, each of which is designed and inserted into the first and second connection line in such a way that a fixedly adjustable first or second supply voltage is generated.
  • the adapter electronics 14 also have a radio module 19 with an antenna for sending or receiving radio signals and a HART modem 17 for converting / converting the digital two-wire signals.
  • the radio module 19 is supplied with energy from one of the two supply circuits and the HART modem 17 from the other supply circuit.
  • the first supply circuit 15a supplies the HART modem 17 with the first and the second supply circuit 15b, the radio module 19 with the second supply voltage.
  • the radio module 19 is designed in such a way that in particular radio signals can be transmitted in accordance with a Bluetooth protocol or a variant modified therefrom, a 6LoWPAN protocol, a WirelessHART protocol, and / or a 6TiSCH protocol.
  • the adapter electronics 14 In order to be able to tap the digital two-wire signals communicated on the connected two-wire line 12 or to be able to modulate them onto the loop current I, the adapter electronics 14 have a tapping point 23 introduced into the second connecting line 26.
  • the tapping point 23 is preferably introduced between the second supply circuit 15b introduced into the second connecting line 26 and the fourth connection element 11b.
  • the adapter electronics 14 are designed in such a way that the radio module 19 and the HART modem 17 can communicate data with one another, for example via a UART interface 33.
  • the radio signals received by the radio module 19 can be transmitted via the UART interface 33 to the HART modem 17 and converted by the HART modem 17 into corresponding digital two-liter signals, which in turn are modulated onto the loop current via the tapping point 23 can.
  • the digital two-wire signals communicated on the loop current can also be tapped by the HART modem at the tapping point 23 and converted by the HART modem 17 into UART signals, which in turn are transmitted via the UART interface 33 to the radio module 19 and from this are sent out as radio signals.
  • the adapter electronics can have a galvanic separation via which only the data is communicated between the radio module and the HART modem.
  • a communication resistor 18 is also provided in the first electrical connecting line 25 so that the adapter electronics 14 can tap the digital two-wire signals via the tapping point 23 or modulate them onto the loop current I.
  • the communication resistor 18 can in this case be introduced between the first supply circuit 15a and the third connection element 11a in the first electrical connection line 25.
  • the communication resistor 18 can also be introduced into the second connecting line 26 between the second supply circuit and the fourth connection element.
  • this is exemplified by the dashed resistance indicated. It goes without saying that in this case there is no communication resistor in the first connecting line 25.
  • the HART modem 17 is preferably set up as a secondary master.
  • a field device 1 can be parameterized wirelessly via radio signals that are received by the radio module 19 of the field device adapter 6 and converted into corresponding digital two-wire signals by the HART mode 17.
  • the HART modem 17 can also be set up as a primary master. This can be useful, for example, if there is only one higher-level unit 31 without HART communication means and therefore no other primary master.
  • the adapter electronics 14 can communicate with the field device electronics 4 via the two-wire line 27 by means of HART.
  • the adapter electronics 14 can have EMC measures 29 which are designed such that at least the first and / or second supply circuit 15a, 15b are protected from EMC interference.
  • the EMC measures can in particular have one or more suppressor diodes which are connected in parallel at least to the first or second supply circuit. Depending on the connection line in which the communication resistor is arranged, the suppressor diode is connected in parallel to the supply circuit located in this supply line and to the communication resistor.
  • the adapter electronics 14 can also have explosion protection measures 28, 32. These can in particular include current-limiting Ex protective measures 32 and / or voltage-limiting Ex protective measures 28.
  • the current-limiting explosion protection measures can include resistors that are introduced into a line between the first supply circuit and the HART modem 22a and / or into a line between the second supply circuit and the radio module 22b for the respective voltage supply.
  • the voltage-limiting Ex protective measures can include at least one current shunt regulator, in particular a higher current shunt regulator, which is connected in parallel to the first and / or the second supply circuit 15a, 15b.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a field device 1 to which a field device adapter 6 is mechanically attached with its first end 8, so that the field device 1 and the field device adapter 6 form a mechanically connected unit.
  • the field device adapter 6 can, as shown in FIG. 3, be arranged in such a way that it can be seen between the housing opening 3 of the field device 1 and the screwed cable gland 5 that actually belongs to the housing opening of the field device.
  • the adapter housing 7 is designed in such a way that the screwed cable connection 5 can be fastened or screwed onto the correspondingly designed second end 9.
  • the second end 9 can be designed in the form of a PG cable gland with an M20 thread in accordance with the DIN EN 62444 standard published in May 2014.
  • the field device adapter 6 can also be designed in such a way that the adapter housing 7 serves as a screwed cable connection and thus a separate screwed cable connection is not required when connecting to the field device 1.
  • the field device 1 and the field device adapter mechanically attached to the housing opening 3 of the field device 1 form a mechanically connected unit.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a field device 1 and a field device adapter 6, which each form a separate mechanical unit and are electrically connected to one another via a connecting line, in particular a second two-wire line 27. Because the field device adapter 6 is only electrically connected to the field device 1 via the connecting line 27 and not via a mechanical connection, the field device adapter 6 can be flexibly placed in an automation system so that it can be set up almost independently of the installation location of the field device 1.
  • Mechanical connection element for example M20 thread for mechanical connection of the adapter to a cable gland of a field device
  • Connection line preferably a second two-wire line
  • Superordinate unit e.g. control system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Feldgeräteadapter (6) zur drahtlosen Datenübertragung, zumindest aufweisend: - ein Adaptergehäuse (7); - eine in dem Adaptergehäuse (7) angeordnete Adapterelektronik (14), wobei die Adapterelektronik (14) eine in die erste Verbindungsleitung (25) eingebrachte erste Versorgungschaltung (15a) zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung aus einem in der ersten Verbindungsleitung (25) fließenden Schleifenstrom (I) und eine in die zweite Verbindungsleitung (26) eingebrachte zweite Versorgungschaltung (15b) zum Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung aus dem in der zweiten Verbindungsleitung (25) fließenden Schleifenstrom (I) umfasst, wobei die Adapterelektronik (14) ferner ein HART-Modem (17) und ein Funkmodul (19) mit einer Antenne zum Senden und/oder Empfangen umfasst und die Adapterelektronik derartig ausgebildet ist, dass die erste Versorgungsschaltung (15a) das HART-Modem (17) mit der ersten Versorgungsspannung und die zweite Versorgungsschaltung (15b) das Funkmodul (19) mit der zweiten Versorgungspannung speist.

Description

Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung sowie ein System der Automatisierungstechnik zum Erfassen und/oder Stellen einer Prozessgröße.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Bestimmung, Optimierung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os (elektrische Schnittstellen), Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Gegenwärtig sind in einer Vielzahl der bestehenden Automatisierungsanlagen noch Zweileiterfeldgeräte, die über eine Zweidrahtleitung zu einer übergeordneten Einheit, bspw. eine Steuereinheit SPS, verbunden sind, gängig. Die Zweileiterfeldgeräte sind derartig ausgebildet, dass die Mess- bzw. Stellwerte als Haupt-Prozessvariable über die Zweidrahtleitung bzw. das Zweileiterkabel analog in Form eines 4-20 mA Signals kommuniziert, d.h. übertragen, werden. Zur Übertragung aller anderen Daten hat sich insbesondere das HART Protokoll bewährt, bei welchem dem analogen Stromsignal von 4-20 mA ein Frequenzsignal als digitales Zweileitersignal zur Datenübertragung überlagert wird. Gemäß dem HART Protokoll wird zwischen 1200 Hz und 2200 Hz zur Datenübertragung umgeschaltet, wobei die niedrigere Frequenz für eine logische „1“ und die höhere Frequenz für eine logische „0“ steht. Auf diese Weise bleibt das sich nur langsam veränderliche analoge Stromsignal von der Frequenzüberlagerung unberührt, sodass mittels HART analoge und digitale Kommunikation vereint wird.
Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung ist es jedoch wünschenswert, dass die Daten nicht nur über die Zweidrahtleitung, also rein drahtgebunden, übertragen werden können, sondern dass die Daten auch drahtlos kommuniziert werden. Sei es um die Daten drahtlos zu einer Datenbank, bspw. einer Cloud-Datenbank, zu übertragen und dort verfügbarzu machen oder um Daten zwischen dem Feldgerät und einer mobilen Bedieneinheit drahtlos zu übertragen, um bspw. das Feldgerät über das mobile Bediengerät drahtlos zu parametrieren.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mittels derer bestehende Feldgeräte, die eigentlich zur reinen drahtgebundenen Datenübertragung ausgebildet sind, für eine drahtlose Datenkommunikation nachgerüstet werden können.
Die Aufgabe wird durch einen Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung gemäß Patentanaspruch 1 und ein System der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Der erfindungsgemäße Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung umfasst wenigstens: ein Adaptergehäuse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende ein erstes Anschlusselement und ein zweites Anschlusselement zum elektrischen Anschließen an eine Feldgerätelektronik eines Feldgerätes und das zweite Ende ein drittes Anschlusselement und ein viertes Anschlusselement zum elektrischen Anschließen einer Zweidrahtleitung aufweist; eine in dem Adaptergehäuse angeordnete Adapterelektronik, die das erste Anschlusselement mit dem dritten Anschlusselement durch eine erste elektrische Verbindungsleitung und das zweite Anschlusselement mit dem vierten Anschlusselement durch eine zweite elektrische Verbindungsleitung verbindet, wobei die Adapterelektronik eine in die erste Verbindungsleitung eingebrachte, vorzugsweise ungeregelte bzw. nicht geregelte erste Versorgungschaltung zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung aus einem in der ersten Verbindungsleitung fließenden Schleifenstrom und eine in die zweite Verbindungsleitung eingebrachte, vorzugsweise ungeregelte bzw. nicht geregelte zweite Versorgungschaltung (15b) zum Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung aus dem in der zweiten Verbindungsleitung fließenden Schleifenstrom umfasst, wobei die Adapterelektronik ferner ein HART-Modem, welches auf einem HART Protokoll basiert, umfasst, welches zumindest über einen in der zweiten Verbindungsleitung angeordneten Abgriffspunkt mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, ein auf den Schleifenstrom aufmoduliertes Zweileitersignal abzugreifen und in ein Signal, vorzugsweise ein UART-Signal zu übersetzen und/oder ein zugeführtes Signal, vorzugsweise ein UART-Signal in ein Zweileitersignal zu übersetzen und das übersetzte Zweileitersignal über den Abgriffspunkt auf den Schleifenstrom aufzumodulieren, wobei die Adapterelektronik ferner ein Funkmodul mit einer Antenne zum Senden und/oder Empfangen umfasst und dazu eingerichtet ist, das durch das HART-Modem übersetzte und zugeführte Signal, vorzugsweise UART- Signal als ein Funksignal auszusenden und/oder ein Funksignal welches durch das FIART-Modem in ein Zweileitersignal übersetzt werden soll, zu empfangen und als Signal, vorzugsweise UART-Signal dem FIART-Modem zuzuführen, wobei die Adapterelektronik derartig ausgebildet ist, dass die erste Versorgungsschaltung das FIART-Modem mit der ersten Versorgungsspannung und die zweite Versorgungsschaltung (15b) das Funkmodul mit der zweiten Versorgungspannung, vorzugsweise unabhängig voneinander speist.
Erfindungsgemäß wird ein Feldgeräteadapter vorgeschlagen, der zwei interne Versorgungsschaltungen aufweist, wobei eine der beiden Versorgungsschaltung ein FIART-Modem und die andere der beiden Versorgungsschaltungen ein Funkmodul mit Energie versorgt.
Über den Feldgeräteadapter können beispielsweise Daten zu einer Cloud-Datenbank übertragen werden. Als Cloud-Datenbank soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Datenbank verstanden werden, die von einem Benutzer über das Internet kontaktiert werden kann. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Datenbank eine Applikation aufweist, beispielsweise zum Visualisieren der Daten, welche auf der Datenbank abgelegt sind. Ein Benutzer kann per Internet von seinem Gerät, beispielsweise einem PC oder einem mobilen Endgerät, auf die Applikation der Datenbank und somit die Daten zugreifen.
Ebenfalls ist die Bedienung eines „proprietären“ Feldgerätes, welches eigentlich kein Funkmodul aufweist, über den an das Feldgerät angeschlossenen Funkadapter möglich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die Adapterelektronik ferner eine galvanische Trennung aufweist, die das HART- Moden galvanisch von dem Funkmodul trennt und das FIART-Modem und das Funkmodul über die galvanische Trennung zumindest das Signal kommunizieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass das FIART-Modem (17) als ein Primary oder Secondary Master gemäß dem HART Protokoll eingerichtet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die Adapterelektronik ferner zumindest einen zwischen der ersten Versorgungsschaltung und dem dritten Anschlusselement in die erste Verbindungsleitung eingebrachten Kommunikationswiderstand aufweist. Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die Adapterelektronik (14) ferner zumindest einen zwischen die zweite Versorgungsschaltung (15b) und dem vierten Anschlusselement (11b) in die zweite Verbindungsleitung (26) eingebrachten Kommunikationswiderstand (18) aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass das Funkmodul ferner dazu eingerichtet ist, das Funksignal gemäß eines der folgenden Funkprotokolle: ein Bluetooth-Protokoll oder einer davon abgewandelten Variante, ein 6LoWPAN-Protokoll, ein WirelessHART-Protokoll, und/oder - ein 6TiSCH-Protokoll zu senden und/oderzu empfangen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die Adapterelektronik ferner EMV- Maßnahmen aufweist, die derartig ausgebildet sind, dass zumindest die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung vor EMV-Störungen geschützt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die Adapterelektronik ferner Ex-Schutzmaßnahmen aufweist, wobei die Ex- Schutzmaßnahmen strombegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen und/oder spannungsbegrenzende Maßnahmen umfassen. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die spanungsbegrenzenden Maßnahmen zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator umfassen, der parallel zur ersten und/oder der zweiten Versorgungsschaltung geschaltet ist und/oder dass die strombegrenzenden Maßnahmen zumindest einen Widerstand umfassen, der zwischen die erste Versorgungsschaltung (15a) und dem HART-Modem und/oder zwischen die zweite Versorgungsschaltung und dem Funkmodul geschaltet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass das erste Ende des Adaptergehäuses (7) ferner derartig ausgebildet ist, dass das erste Ende ein abgeschlossenes Ende ist, sodass der Feldgeräteadapter und das Feldgerät zwei separat voneinander getrennte mechanische Einheiten bilden.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass das erste Ende des Adaptergehäuses ferner derartig ausgebildet ist, dass der Feldgeräteadapter an ein Feldgerät, bevorzugt einen Kabelverschraubungsanschluss eines Feldgeräts, besonders bevorzugt an ein M20-Kabelverschraubungsanschluss des Feldgerätes mechanisch anschließbar ist, sodass der Feldgeräteadapter und das Feldgerät eine mechanisch verbundene Einheit bilden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters sieht vor, dass die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung jeweils zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator oder jeweils zumindest eine Diode, vorzugsweise jeweils zumindest eine z-Diode, die auf einen festen Wert für die erste bzw. zweite Versorgungsspannung ausgelegt ist, aufweist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System der Automatisierungstechnik zum Erfassen und/oder Stellen einer Prozessgröße, aufweisend: eine erste Zweidrahtleitung zum Übertragen eines Schleifenstromes mit einem aufmodulierten Zweileitersignal; ein Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einem Feldgerätegehäuse, welches zumindest eine Gehäuseöffnung aufweist, wobei das Feldgerät ferner eine innerhalb des Feldgerätegehäuses angeordnete Feldgerätelektronik umfasst, die dazu eingerichtet ist, Daten, insbesondere die Prozessgröße, in Form von Zweileitersignalen, insbesondere Zweileitersignalen, die auf einem HART Protokoll basieren, zu kommunizieren; einen Feldgeräteadapter gemäß einer zuvor beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Zweileiterfeldgerätes, wie es gegenwärtig in einer Vielzahl der bestehenden Automatisierungsanlagen vorzufinden ist und mit welchem rein drahtgebunden über eine Zweidrahtleitung Daten kommuniziert werden können,
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters,
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Feldgerätes, an dem ein Feldgeräteadapter mechanisch angebracht ist, sodass das Feldgerät und der Feldgeräteadapter eine mechanisch verbundene Einheit bilden, und
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Feldgerätes und eines Feldgeräteadapters, die jeweils eine voneinander getrennte Einheit bilden und über eine Verbindungsleitung elektrisch miteinander verbunden sind.
Figur 1 zeigt schematisch ein Zweileiterfeldgerät, welches ein metallisches Gehäuse 2 umfasst, indem eine Feldgeräteelektronik 4 angeordnet ist. Die Feldgeräteelektronik 4 ist derartig ausgebildet, dass diese Anschlussklemmen 13 aufweist, über die eine Zweidrahtleitung 12 elektrisch angeschlossen ist. Über die Zweidrahtleitung wird die Feldgeräteelektronik 4 und somit das Feldgerät 1 an eine, in Fig. 1 nicht gesondert dargestellte, übergeordnete Einheit 31 angeschlossen, um mit der übergeordneten Einheit Daten 31 drahtgebunden zu kommunizieren. Hierbei werden die Mess- bzw. Stellwerte als Haupt-Prozessvariable über die Zweidrahtleitung 12 analog in Form eines 4-20 mA Stromsignals kommuniziert und alle anderen Daten werden in Form eines digitalen Zweileitersignals gemäß dem HART Standard übertragen.
Um die von außerhalb des Gehäuses 2 kommende Zweidrahtleitung 12 mit der im Gehäuse 2 angeordneten Feldgeräteelektronik 4 elektrisch kontaktieren zu können, weist das metallische Gehäuse 2 eine Gehäuseöffnung 3 auf. In die Gehäuseöffnung 3 ist eine Kabelverschraubung 5 eingebracht, so dass die Zweidrahtleitung 12 durch die Kabelverschraubung 5 in das Gehäuse 2 einbringbar ist. Die Kabelverschraubung 5 ist vorzugsweise in Form einer PG-Kabelverschraubung, d.h. eine Kabelverschraubung mit Stahlpanzerrohrgewinde, gemäß der im Mai 2014 veröffentlichten Norm DIN EN 62444 ausgebildet. Die Kabelverschraubung 5 kann bspw. als M20, d.h. einen Außendurchmesser von 20 mm aufweisende, PG-Kabelverschraubung ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Feldgeräteadapters 6. Der Feldgeräteadapter 6 weist ein Adaptergehäuse 7 mit einer Adapterkammer 10 auf. Das Adaptergehäuse 7 kann derartig ausgebildet sein, dass der Feldgeräteadapter 6 an einem ersten Ende 8 mechanisch an eine Kabelverschraubung 5, insb. eine PG- Kabelverschraubung, eines Feldgerätes 1 befestigbar ist. Vorzugsweise weist das erste Ende 8 des Adaptergehäuses hierfür ein M20 Gewinde auf, über welches der Adapter an die Kabelverschraubung des Feldgerätes mechanisch anschraubbar ist. Insbesondere kann das erste Ende 8 derartig ausgebildet sein, dass es an eine PG- Kabelverschraubung mit einem M20 Gewinde, gemäß der im Mai 2014 veröffentlichten Norm DIN EN 62444, eines Feldgerätes anschließbar ist.
Zur elektrischen Kontaktierung weist der Feldgeräteadapter 6 an seinem ersten Ende 8 ein erstes und ein zweites Anschlusselement 16a und 16b auf. Das erste und zweite Anschlusselement 16a und 16b kann jeweils eine elektrische Anschluss- bzw. Verbindungsleitung zum elektrischen anschließen an eine Feldgeräteelektronik 4 umfassen. Insbesondere kann der Anschluss über eine Zweidrahtleitung 27 erfolgen.
An einem dem ersten Ende 8 gegenüberliegenden zweiten Ende 9, ist das Adaptergehäuse 7 derartig ausgebildet, dass eine Zweidrahtleitung 12 zur Datenübertragung an den Feldgeräteadapter 6 über ein drittes und ein viertes Anschlusselement 11a, 11 b elektrisch anschließbar ist. Zum elektrischen Anschließen der Zweidrahtleitung 12 kann das dritte und vierte Anschlusselement 11a und 11 b bspw. eine Anschlussklemme umfassen.
Ferner weist der Feldgeräteadapter 6 eine innerhalb der Adapterkammer angeordnete Adapterelektronik 14 auf, die das erste Anschlusselement 16a mit dem dritten Anschlusselement 11a über eine erste elektrische Verbindungsleitung 25 und das zweite Anschlusselement 16b mit dem vierten Anschlusselement 11 b über eine zweite elektrische Verbindungsleitung 26 verbindet. Über die erste elektrische Verbindungsleitung 25 wird ein Schleifenstrom I von der Zweidrahtleitung 12 zu der Feldgeräteelektronik 4 und über die zweite elektrische Verbindungsleitung 26 wird der Schleifenstrom I wieder zurück zu der an den Feldgeräteadapter 6 angeschlossenen Zweidrahtleitung 12 geführt. Die Adapterelektronik 14 ist also dazu eingerichtet, digitale Zweileitersignal, die gemäß dem HART Standard ausgebildet sind, zwischen der über das dritte und vierte Anschlusselement angeschlossenen Zweidrahtleitung 12 und der über das erste und zweite Anschlusselement 16a 16b angeschlossenen Feldgeräteelektronik 4 in beide Richtungen zu kommunizieren.
Zur autarken Energieversorgung des Feldgeräteadapters 6 weist die Adapterelektronik 14 eine erste Versorgungsschaltung 15a und eine zweite Versorgungsschaltung 15b auf, die jeweils eine erste bzw. eine zweite Versorgungsspannung bereitstellen. Die Versorgungsschaltungen 15a, 15b sind vorzugsweise unabhängig voneinander ausgestaltet und durch eine galvanische T rennung 30 voneinander getrennt. Die Versorgungsschaltungen 15a, 15b können jeweils eine Z-Diode bzw. Zener-Diode aufweisen, die derartig in die erste bzw. zweite Verbindungsleitung eingebracht sind, dass sie jeweils in Sperrrichtung zu dem durch die erste bzw. zweite Verbindungsleitung fließenden Schleifenstrom geschaltet sind und jeweils ein Spannungsabgriff als Versorgungsspannung über der Diode erfolgen kann.
Alternativ können die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung 15a und 15b jeweils zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator aufweisen, die jeweils derartig ausgebildet und in die erste bzw. zweite Verbindungsleitung eingebracht sind, dass jeweils eine fest einstellbare erste bzw. zweite Versorgungsspannung erzeugt wird.
Die Adapterelektronik 14 weist ferner ein Funkmodul 19 mit einer Antenne zum Senden bzw. Empfangen von Funksignalen und ein HART-Modem 17 zum Umsetzen/Wandeln der digitalen Zweileitersignal auf. Erfindungsgemäß wird das Funkmodul 19 von einer der beiden Versorgungsschaltungen und das HART-Modem 17 von der anderen Versorgungsschaltung mit Energie versorgt. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel versorgt die erste Versorgungsschaltung 15a das HART-Modem 17 mit der ersten und die zweite Versorgungsschaltung 15b das Funkmodul 19 mit der zweiten Versorgungsspannung.
Das Funkmodul 19 ist derartig ausgebildet, dass insbesondere Funksignale gemäß einem Bluetooth-Protokoll oder einer davon abgewandelten Variante, ein 6LoWPAN-Protokoll, ein WirelessHART-Protokoll, und/oder ein 6TiSCH-Protokoll, übertragbar sind.
Um die auf der angeschlossenen Zweidrahtleitung 12 kommunizierten digitalen Zweileitersignale abgreifen zu können bzw. auf den Schleifenstrom I aufmodulieren zu können, weist die Adapterelektronik 14 einen in die zweite Verbindungsleitung 26 eingebrachten Abgriffspunkt 23 auf. Der Abgriffspunkt 23 ist vorzugsweise zwischen die in die zweite Verbindungsleitung 26 eingebrachte zweite Versorgungsschaltung 15b und dem vierten Anschlusselement 11b eingebracht. Ferner ist die Adapterelektronik 14 derartig ausgebildet, dass das Funkmodul 19 und das HART-Modem 17 Daten, bspw. über eine UART-Schnittstelle 33, miteinander kommunizieren können. Auf diese Weisen können die durch das Funkmodul 19 empfangenen Funksignale über die UART- Schnittstelle 33 zu dem HART-Modem 17 übertragen werden und von dem HART-Modem 17 in entsprechende digitale Zweilitersignale gewandelt werden, welche wiederum über den Abgriffspunkt 23 auf den Schleifenstrom aufmoduliert werden können. Ebenfalls können die auf dem Schleifenstrom kommunizierten digitalen Zweileitersignale durch das HART-Modem an dem Abgriffspunkt 23 abgegriffen werden und von dem HART-Modem 17 in UART-Signale gewandelt werden, welche wiederum über die UART-Schnittstelle 33 zu dem Funkmodul 19 übertragen werden und von diesem als Funksignale ausgesendet werden.
Um die beiden in den unterschiedlichen Verbindungsleitung sitzenden Versorgungsschaltungen unabhängig voneinander auszubilden, kann die Adapterelektronik eine galvanische T rennung aufweisen, über die lediglich die Daten zwischen dem Funkmodul und dem HART-Modem kommuniziert werden.
Damit die Adapterelektronik 14 die digitalen Zweileitersignale überden Abgriffspunkt 23 abgreifen oder auf den Schleifenstrom I aufmodulieren kann, ist ferner ein Kommunikationswiderstand 18 in der ersten elektrischen Verbindungsleitung 25 vorgesehen. Der Kommunikationswiderstand 18 kann hierbei zwischen der ersten Versorgungsschaltung 15a und dem dritten Anschlusselement 11a in der ersten elektrischen Verbindungsleitung 25 eingebracht sein.
Alternativ kann der Kommunikationswiderstand 18 auch zwischen der zweiten Versorgungsschaltung und dem vierten Anschlusselement in die zweite Verbindungsleitung 26 eingebracht sein. In Fig. 2 ist dies exemplarisch durch den gestrichelten Widerstand angedeutet. Es versteht sich von selbst, dass sich in diesem Fall kein Kommunikationswiderstand in der ersten Verbindungsleitung 25 befindet.
Damit die Adapterelektronik 14 digitale Zweileitersignale zu dem Feldgerät 1 kommunizieren kann, ist das HART Modem 17 vorzugsweise als ein sekundärer Master eingerichtet. Auf diese Weise lässt sich bspw. ein Feldgerät 1 drahtlos über Funksignale, die von dem Funkmodul 19 des Feldgeräteadapters 6 empfangen und durch das HART- Moden 17 in entsprechende digitale Zweileitersignale umgewandelt werden, parametrieren.
Alternativ kann das HART Modem 17 auch als Primary Master eingerichtet sein. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn nur eine übergeordnete Einheit 31 ohne HART Kommunikationsmittel und somit kein anderer Primary Master vorhanden ist. In diesem Fall kann, bspw. zur Parametrierung des Feldgerätes, die Adapterelektronik 14 mit der Feldgeräteelektronik 4 über die Zweidrahtleitung 27 mittels HART kommunizieren.
Ergänzend kann die Adapterelektronik 14 EMV- Maßnahmen 29 aufweisen, die derartig ausgebildet sind, dass zumindest die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung 15a, 15b vor EMV-Störungen geschützt sind. Die EMV-Maßnahmen können insbesondere ein oder mehrere Suppressordioden aufweisen, die zumindest zu der ersten bzw. zweiten Versorgungsschaltung parallelgeschaltet sind. Je nach dem in welcher Verbindungsleitung der Kommunikationswiderstand angeordnet ist, ist die Suppressordiode zu der in dieser Versorgungsleitung befindlichen Versorgungsschaltung und dem Kommunikationswiderstand parallelgeschaltet.
Ergänzend oder alternativ kann die Adapterelektronik 14 ferner Ex-Schutzmaßnahmen 28, 32 aufweisen. Diese können insbesondere strombegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen 32 und/oder spannungsbegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen 28 umfassen.
Beispielsweise können die strombegrenzenden Ex-Schutzmaßnahmen Widerstände umfassen, die in eine Leitung zwischen der ersten Versorgungsschaltung und dem HART-Modem 22a und/oder in eine Leitung zwischen der zweiten Versorgungsschaltung und dem Funkmodul 22b zur jeweiligen Spannungsversorgung eingebracht sein. Die spannungsbegrenzenden Ex-Schutzmaßnahmen können zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator umfassen, der parallel zur ersten und/oder der zweiten Versorgungsschaltung 15a, 15b geschaltet ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldgerätes 1 , an dem ein Feldgeräteadapter 6 mit seinem ersten Ende 8 mechanisch angebracht ist, sodass das Feldgerät 1 und der Feldgeräteadapter 6 eine mechanisch verbundene Einheit bilden. Der Feldgeräteadapter 6 kann dabei, wie in Fig. 3 dargestellt, derartig angeordnet sein, dass er sieh zwischen der Gehäuseöffnung 3 des Feldgerätes 1 und der eigentlich auf die Gehäuseöffnung des Feldgerätes gehörende Kabelverschraubung 5 befindet. In diesem Fall ist das Adaptergehäuse 7 derartig ausgebildet, dass die Kabelverschraubung 5 an dem entsprechend ausgebildeten zweiten Ende 9 befestigbar bzw. anschraubbar ist. Beispielsweise kann das zweite Ende 9 in Form einer PG-Kabelverschraubung mit einem M20 Gewinde gemäß der im Mai 2014 veröffentlichten Norm DIN EN 62444 ausgebildet sein.
Alternativ kann der Feldgeräteadapter 6 auch derartig ausgebildet sein, dass das Adaptergehäuse 7 als Kabelverschraubung dient und somit eine separate Kabelverschraubung beim Anschließen an das Feldgerät 1 entfällt.
In beiden Fällen bilden das Feldgerät 1 und der an die Gehäuseöffnung 3 des Feldgerätes 1 mechanisch angebrachte Feldgeräteadapter eine mechanisch verbundene Einheit.
Im Gegensatz dazu, zeigt Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Feldgerätes 1 und eines Feldgeräteadapters 6, die jeweils eine, voneinander getrennte mechanische Einheit bilden und elektrisch über eine Verbindungsleitung, insbesondere eine zweite Zweidrahtleitung 27miteinander verbunden sind. Dadurch, dass der Feldgeräteadapter 6 nur über die Verbindungsleitung 27 elektrisch und nicht über eine mechanische Verbindung mit dem Feldgerät 1 verbunden ist, ist der Feldgeräteadapter 6 flexibel in einer Automatisierungsanlage platzierbar, sodass er sich quasi unabhängig vom Einbauort des Feldgerätes 1 aufstellen lässt.
Bezugszeichenliste
Feldgerät der Automatisierungstechnik
Feldgerätegehäuse
Gehäuseöffnung
Feldgeräteelektronik
Kabelverschraubung
Feldgeräteadapter
Adaptergehäuse
Erstes Ende des Adaptergehäuses Zweites Ende des Adaptergehäuses Adapterkammer a Drittes Anschlusselement b Viertes Anschlusselement (Erste) Zweidrahtleitung Anschlussklemmen des Feldgerätes Adapterelektronik a Erste Versorgungsschaltung zur Speisung des FIART Modemsb Zweite Versorgungsschaltung zur Speisung des Funkmodulsa Erstes Anschlusselement b Zweites Anschlusselement
FIART Modem
Kommunikationswiderstand
Funkmodul
Mechanisches Anschlusselement, bspw. M20-Gewinde zum mechanischen Anschluss des Adapters an eine Kabelverschraubung eines Feldgerätes
Bidirektionale galvanisch getrennte Datenübertragungseinheita, 22b Leitungen zur Spannungsversorgung
Abgriffspunkt
Erste elektrische Verbindungsleitung
Zweite elektrische Verbindungsleitung
Verbindungsleitung, vorzugsweise zweite Zweidrahtleitung
Spannungsbegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen, insb. Higer Current
Shunt Regulators
EMV-Maßnahmen
Galvanische Trennung
Übergeordnete Einheit, z.B. Leitsystem
Strombegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen, insb. Widerstände 33 Schnittstelle, insb. UART-Schnittstelle Schleifenstrom

Claims

Patentansprüche
1 . Feldgeräteadapter (6) zur drahtlosen Datenübertragung, zumindest aufweisend: ein Adaptergehäuse (7) mit einem ersten Ende (8) und einem zweiten Ende (9), wobei das erste Ende (8) ein erstes Anschlusselement (16a) und ein zweites Anschlusselement (16b) zum elektrischen Anschließen an eine Feldgerätelektronik (4) eines Feldgerätes (1) und das zweite Ende (9) ein drittes Anschlusselement (11 a) und ein viertes Anschlusselement (11 b) zum elektrischen Anschließen einer Zweidrahtleitung (12) aufweist; eine in dem Adaptergehäuse (7) angeordnete Adapterelektronik (14), die das erste Anschlusselement (16a) mit dem dritten Anschlusselement (11 a) durch eine erste elektrische Verbindungsleitung (25) und das zweite Anschlusselement (16b) mit dem vierten Anschlusselement (11b) durch eine zweite elektrische Verbindungsleitung (26) verbindet, wobei die Adapterelektronik (14) eine in die erste Verbindungsleitung (25) eingebrachte, vorzugsweise ungeregelte bzw. nicht geregelte erste Versorgungschaltung (15a) zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung aus einem in der ersten Verbindungsleitung (25) fließenden Schleifenstrom (I) und eine in die zweite Verbindungsleitung (26) eingebrachte, vorzugsweise ungeregelte bzw. nicht geregelte zweite Versorgungschaltung (15b) zum Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung aus dem in der zweiten Verbindungsleitung (25) fließenden Schleifenstrom (I) umfasst, wobei die Adapterelektronik (14) ferner ein FIART-Modem (17), welches auf einem FIART Protokoll basiert, umfasst, welches zumindest über einen in der zweiten Verbindungsleitung angeordneten Abgriffspunkt (23) mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, ein auf den Schleifenstrom (I) aufmoduliertes Zweileitersignal abzugreifen und in ein Signal, vorzugsweise ein UART-Signal zu übersetzen und/oder ein zugeführtes Signal, vorzugsweise ein UART-Signal in ein Zweileitersignal zu übersetzen und das übersetzte Zweileitersignal über den Abgriffspunkt (23) auf den Schleifenstrom (I) aufzumodulieren, wobei die Adapterelektronik ferner ein Funkmodul (19) mit einer Antenne zum Senden und/oder Empfangen umfasst und dazu eingerichtet ist, das durch das FIART- Modem (17) übersetzte und zugeführte Signal, vorzugsweise UART-Signal als ein Funksignal auszusenden und/oder ein Funksignal welches durch das FIART- Modem (17) in ein Zweileitersignal übersetzt werden soll, zu empfangen und als Signal, vorzugsweise UART-Signal dem FIART-Modem zuzuführen, wobei die Adapterelektronik derartig ausgebildet ist, dass die erste Versorgungsschaltung (15a) das FIART-Modem (17) mit der ersten Versorgungsspannung und die zweite Versorgungsschaltung (15b) das Funkmodul (19) mit der zweiten Versorgungspannung, vorzugsweise unabhängig voneinander speist.
2. Feldgeräteadapter nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Adapterelektronik (14) ferner eine galvanische Trennung (30) aufweist, die das HART-Moden (17) galvanisch von dem Funkmodul (19) trennt und das HART-Modem (17) und das Funkmodul (19) über die galvanische Trennung (30) zumindest das Signal, vorzugsweise das UART-Signal kommunizieren.
3. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das HART-Modem (17) als ein Primary oder Secondary Master gemäß dem HART Protokoll eingerichtet ist.
4. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Adapterelektronik (14) ferner zumindest einen zwischen der ersten Versorgungsschaltung (15a) und dem dritten Anschlusselement (11a) in die erste Verbindungsleitung (25) eingebrachten Kommunikationswiderstand (18) aufweist.
5. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vor Ansprüche 1 bis 3, wobei die Adapterelektronik (14) ferner zumindest einen zwischen die zweite Versorgungsschaltung (15b) und dem vierten Anschlusselement (11b) in die zweite Verbindungsleitung (26) eingebrachten Kommunikationswiderstand (18) aufweist.
6. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkmodul ferner dazu eingerichtet ist, das Funksignal gemäß eines der folgenden Funkprotokolle: - ein Bluetooth-Protokoll oder einer davon abgewandelten Variante, ein 6LoWPAN-Protokoll, ein WirelessHART-Protokoll, und/oder - ein 6TiSCH-Protokoll zu senden und/oder zu empfangen.
7. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Adapterelektronik (14) ferner EMV- Maßnahmen (29) aufweist, die derartig ausgebildet sind, dass zumindest die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung (15a, 15b) vor EMV-Störungen geschützt sind.
8. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Adapterelektronik (14) ferner Ex-Schutzmaßnahmen (28, 32) aufweist, wobei die Ex- Schutzmaßnahmen strombegrenzende Ex-Schutzmaßnahmen (32) und/oder spannungsbegrenzende Maßnahmen (28) umfassen.
9. Feldgeräteadapter nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die spanungsbegrenzenden Maßnahmen (28) zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator umfassen, der parallel zur ersten und/oder der zweiten Versorgungsschaltung (15a, 15b) geschaltet ist.
10. Feldgeräteadapter nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die strombegrenzenden Maßnahmen zumindest einen Widerstand (32) umfassen, der zwischen die erste Versorgungsschaltung (15a) und dem HART-Modem (17) und/oder zwischen die zweite Versorgungsschaltung und dem Funkmodul (19) geschaltet ist.
11. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ende (8) des Adaptergehäuses (7) ferner derartig ausgebildet ist, dass das erste Ende ein abgeschlossenes Ende ist, sodass der Feldgeräteadapter (6) und das Feldgerät (1) zwei separat voneinander getrennte mechanische Einheiten bilden.
12. Feldgeräteadapter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Ende (8) des Adaptergehäuses (7) ferner derartig ausgebildet ist, dass der Feldgeräteadapter (6) an ein Feldgerät (1), bevorzugt einen Kabelverschraubungsanschluss (5) eines Feldgeräts, besonders bevorzugt an ein M20-Kabelverschraubungsanschluss des Feldgerätes (1) mechanisch anschließbar ist, sodass der Feldgeräteadapter (6) und das Feldgerät (1) eine mechanisch verbundene Einheit bilden.
13. Feldgeräteadapter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Versorgungsschaltung (15) jeweils zumindest einen Current Shunt Regulator, insbesondere einen Higher Current Shunt Regulator oder jeweils zumindest eine Diode, vorzugsweise jeweils zumindest eine z-Diode, die auf einen festen Wert für die erste bzw. zweite Versorgungsspannung ausgelegt ist, aufweist.
14. System der Automatisierungstechnik (1) zum Erfassen und/oder Stellen einer Prozessgröße, aufweisend: eine erste Zweidrahtleitung (12) zum Übertragen eines Schleifenstromes (I) mit einem aufmodulierten Zweileitersignal; ein Feldgerät der Automatisierungstechnik (1) mit einem Feldgerätegehäuse (2), welches zumindest eine Gehäuseöffnung (3) aufweist, wobei das Feldgerät (1) ferner eine innerhalb des Feldgerätegehäuses (2) angeordnete Feldgerätelektronik (4) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Daten, insbesondere die Prozessgröße, in Form von Zweileitersignalen, insbesondere Zweileitersignalen die auf einem HART Protokoll basieren, zu kommunizieren; einen Feldgeräteadapter (6) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
EP21709389.7A 2020-03-03 2021-03-01 Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung Pending EP4115246A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020105605.2A DE102020105605A1 (de) 2020-03-03 2020-03-03 Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
PCT/EP2021/055056 WO2021175787A1 (de) 2020-03-03 2021-03-01 Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4115246A1 true EP4115246A1 (de) 2023-01-11

Family

ID=74853647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21709389.7A Pending EP4115246A1 (de) 2020-03-03 2021-03-01 Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11956093B2 (de)
EP (1) EP4115246A1 (de)
CN (1) CN115210658A (de)
DE (1) DE102020105605A1 (de)
WO (1) WO2021175787A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021127431A1 (de) 2021-10-21 2023-04-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Eigensicheres Feldgerät der Automatisierungstechnik
DE102022105194A1 (de) * 2022-03-04 2023-09-07 Endress+Hauser SE+Co. KG Adapter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik
DE102022123352A1 (de) 2022-09-13 2024-03-14 Turck Holding Gmbh Signalübertragungssystem zur Übertragung einer Hauptprozessvariablen und weiteren Daten zwischen einem Feldgerät und einer übergeordneten Einheit sowie ein entsprechendes Verfahren

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10049994A1 (de) 2000-10-10 2002-04-11 Endress Hauser Gmbh Co Schaltungsanordnung zum Überwachen und/oder zum Einstellen von Versorgungsspannungen
DE102008036967A1 (de) 2008-08-08 2010-02-11 Endress + Hauser Process Solutions Ag Universelle Schnittstelle für einen Wireless Adapter
DE102011076708A1 (de) 2011-05-30 2012-12-06 Endress + Hauser Process Solutions Ag Funkeinheit mit einer Versorgungsschaltung zur Spannungsversorgung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Funkeinheit
DE102013103454A1 (de) 2013-04-08 2014-10-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Messumformerspeisegerät, System zum Einsatz in der Automatisierungstechnik, sowie Verfahren zum Bedienen eines solchen Systems
DE102013106098A1 (de) 2013-06-12 2014-12-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Parametrierung eines Feldgerätes
DE102017114851A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
DE102018120108A1 (de) 2018-08-17 2020-02-20 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgerät der Automatisierungstechnik

Also Published As

Publication number Publication date
CN115210658A (zh) 2022-10-18
US11956093B2 (en) 2024-04-09
DE102020105605A1 (de) 2021-09-09
WO2021175787A1 (de) 2021-09-10
US20230123468A1 (en) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021175787A1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung
EP3649631B1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung
DE10221931B4 (de) Prozeßgeber mit einem Prozeß-Sensormodul
EP2984530B1 (de) Messumformerspeisegerät mit abschaltbarer funkschnittstelle
DE102008053920A1 (de) Verteilermodul bzw. damit gebildetes Messsystem
DE102010040866A1 (de) Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer chemischen oder physikalischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik
DE102006036909A1 (de) Trenneinheit für eine herkömmliche 2-Leiter-Kommunikations-verbindung, die einen Sensor, einen Messumformer und eine Steuereinheit umfasst
DE102011089944A1 (de) Messumformer mit mindestens einer induktiven Schnittstelle
EP3894970B1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung
DE102018127779A1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
EP3837590B1 (de) Feldgerät der automatisierungstechnik
EP0906595A1 (de) Schaltung für die kommunikation externer geräte mit einer zentralen/dezentralen datenverarbeitungsanlage über einen bus
EP0772320A2 (de) Anordnung zur Signalübertragung über einen Feldbus
WO2020104544A1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung
WO2022058104A1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen datenübertragung
EP1091332B1 (de) Leistungsstarkes doppeltes Zweileiter-Messanordnung und -Messgerät
EP3983853A1 (de) Feldgerät der automatisierungstechnik
EP3380852B1 (de) Induktiver strommesswandler
EP2572456B1 (de) Vorrichtung zur bereitstellung einer eigensicheren versorgungsspannung und zur übertragung von kommunikationssignalen
EP4139753A1 (de) Feldgerät der automatisierungstechnik
DE29924604U1 (de) Meßgerät
DE102007013995A1 (de) Signalverteiler
DE29517061U1 (de) Anordnung zur Signalübertragung über einen Feldbus

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220805

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20231215